新型电磁减振器的原理及其分析

任丰兰 李谭喜

摘 要：经编机的振动是影响坯布质量好坏的关键因素之一，目前，国内外生产的经编机采用的减振器存在阻尼小和容易疲劳失效的缺陷。为此，设计了一种新型电磁减振器，利用弹簧和线圈产生的安培力来实现两次减振，有效地解决经编机振动问题，达到最佳减振效果。

关键词：经编机;电磁减振器;安培力

中图分类号：U463.335 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.11.009

Abstract： One of the key factors affecting the quality of gray cloth is the vibration of warp knitting machine . At present，.It has some defects at home and abroad on the warp knitting machine ， one is small damping， the other is easy to fatigue failure， To this end， a new type of electromagnetic shock absorber is designed， which use the spring and the ampere force generated by coil to reduce vibration twice， the vibration problem of warp knitting machine is effectively solved by the on-line real-time adjustment by microcomputer control， the best vibration reduction effect is achieved

Key words： warp knitting machine; electromagnetic shock absorber; ampere force

作者简介：任丰兰（1976-），男，瑶族，湖南江华人，硕士，副教授，研究方向：先进制造技术。

0 引言

经编机的振动是影响坯布质量好坏的关键因素之一，目前，国内外生产的经编机一般采用的是金属弹簧或橡胶减振器，它们存在一些缺陷，一是阻尼小，共振放大系数多在10倍以上，在达到共振时产生过度的振动响应，造成振动故障;二是容易疲劳失效[1]，使用寿命不长。针对以上问题，国内外学者展开了大量的研究，王宝根发明了一种磁铁减振器，它含有内芯、外胆、磁铁、固定板，在内芯和外胆的前、后、左、右、底五面上各装一对磁铁，形成五对磁铁，使它们同极相对，产生一定的排斥力[2]。英国菲利普·雷蒙德·迈克尔·登内发明了一种电磁减振器[3];张勇、张宗鑫发明了汽车电磁减振器，它通过电磁感应现象，产生的感应电流，利用感应电流产生反抗永磁体运动的磁场，来削弱车架与车轿之间的机械振动，达到减振的目的。

鉴于金属弹簧或橡胶减振器存在的缺陷，研究了一种新型的电磁减振器，利用弹簧产生的力和通电线圈在磁场中产生安倍力来实现两次减振，并通过微机控制实现经编机振动的在线实时调节，达到最佳减振效果。

1 经编机用新型电磁减振器的结构和工作原理

1.1 结构

如图1所示，为该电磁减振器结构，它由7部分组成，其各部分的作用是：上支撑板2和下支撑板8主要是承受住经编机所受的力，弹簧5起到减振、缓冲作用，位移传感器1是用于检测支撑板2下降的位移，3和7是永久磁铁，作用是让线圈6在通电情况下产生安培力，起二次减振、缓冲作用。

1.2 工作原理

电磁减振器以其内部永久磁铁为工作介质，利用弹簧产生的弹簧力作为第一缓冲，实现减振，利用通电线圈在磁场中产生的安倍力作为第二缓冲，实现第二次减振，并通过微机控制实现经编機振动的在线实时调节，实现经编机的二次减振调节，达到最佳减振效果。

2 电磁减振器的减振力的产生及工作过程

2.1 电磁减振力的产生

电磁减振器中减振力为通电导线在磁场中受到的安培力F，即F=BIL。其中，B为磁场强度，I为通过线圈的电流，L为线圈中导线的长度，从这个公式可以看出，当B、L一定的时候，安培力F与电流成正比，只要控制流经导线中的电流，就可以控制安培力的大小。

2.2 电磁减振器的工作过程

电磁减振器以其内部永久磁铁为工作介质，内部安培力的变化决定减振器的阻尼作用，当无电流时，弹簧承受着支撑板上所有的力，当产生振动时，振动由床身传递到弹簧支撑件上，由弹簧支撑件的上下自由振动来消化床身及整台设备的振动，弹簧组是第一缓冲体，当弹簧压缩到一定的位置时，位置传感器检测出其位移的变化，线圈中的电流开始通电，此时产生的安培力作为第二缓冲体发挥缓冲作用，当冲击力过大，上支撑板和下支撑板之间的距离就会减小，此时位置传感器通过检测其位移，发送给在线控制系统，在线控制系统根据位移大小进行电流调节，增强其吸振减振效果。

3 电磁减振器数学模型的建立

电磁减振器的减振原理是通过外界供电，使减振器产生具有一定的幅值、频率和相位的驱动力，并施加给经编机，与经编机所受的激励力进行抵消，从而抑制经编机的振动，其受力如图2所示。

忽略上支撑板的质量，其运动的微分方程为

式中：m1、k1、x1分别为经编机的动质量、刚度、位移;F安为线圈产生的安倍力;F1为经编机受到的激励力，即所产生的振动力;Fd为经编机自身的重力。

由式（1）可知，当经编机的激振力F1不大的时候，F安=0，由弹簧组作为第一缓冲体发挥缓冲作用，系统的微分方程变为

当经编机的激振力F1增大时，弹簧的压缩量增大，弹簧压缩到一定的位置时，线圈中的电流开始通电，F安≠0位置传感器检测出其位移的变化，发送给在线控制系统，在线控制系统根据其位移通过电流调节F安的大小，此时产生的安培力作为第二缓冲体发挥缓冲作用，增强其吸振减振效果。

4 电磁减振器的检测流程

电磁减振器通过微机的在线检测，实时检测经编机的激振力（振动力）的大小，检测流程如图3所示。

5 结论

新型电磁减振器以弹簧和线圈产生的安倍力作为缓冲体，实现二次缓冲、减振，并实现微机的在线控制，有效抑制了振动的发生，具有较好的理论价值和应用前景。

参考文献：

[1] 万宏强，王益轩，姚敏茹.经编机用新型高阻尼减振器的研制[J].针织工业，2005（2）：3-4.

[2] 王宝根.磁铁减振器：CN1734119[P].2006-02-15.

[3] 菲利普·雷蒙德·迈克尔·登内.车辆悬架的电磁减振器：CN1367744[P].2002-09-04.